JP2012506337A - 気液分離器を装備した換気システムを含む燃料タンク - Google Patents

Abstract

本発明は、ポンプと、ポンプを用いて排液可能な能動気液分離器（ＬＶＳ）とを含む燃料タンク用の換気システムに関し、常時開のロールオーバー弁（ＲＯＶ）は、デフォルトでＬＶＳの内部容積をポンプと連通させ、弁における燃料のレベルがある一定の高さに達した場合、または、タンクがある一定の角度を超えて傾いたか、さらに転倒した場合だけ、この連通を遮断する。

Description

本発明は、気液分離器（ＬＶＳ）を装備した換気システムを含む燃料タンク（ＦＴ）に関する。

液体タンクは、収容している液体と一緒に移動する可能性がある場合、タンクが各種応力（任意の方向への移動および任意の大きさの移動、熱応力、不足圧力および超過圧力）にさらされている場合に環境上の安全を保証する換気システムが一般に装備されている。

燃料タンクの場合、特に燃料タンクを自動車に搭載した場合で、タンクを満たしたときに液体をそのタンクに格納している時間全体にわたって、液体燃料が漏れるのを防止して大きい気体圧力および容積変化を管理することが不可欠である場合、この要件に直面する。

これらの問題を解決するのに、安全弁の上部がタンクの壁を通る、タンクに浸漬された安全弁を使用する解決策が生み出されている。これらの弁は一般に、タンクから生じる気体中に存在する液体蒸気を捕捉できる物質を含有する箱または缶に通じるダクト（またはダクトのセット）に開口している。弁およびダクト（オプションとして缶も）のこの組立品は一般に、タンクの換気システムとして知られるものを構成する。

しかし、車両の高過ぎる傾斜角または突然の移動などの特定の動作状況のために、タンクから生じる液体が、安全弁の障壁を通過して缶に通じるダクトに入る、または缶にさらに達して性能を悪くすることがあるという事実のせいで、この種のシステムが一層困難であることは珍しくない。

タンクからのこの思いがけない液体の移動を解決するために、液体を収集して蒸気が自由に通過するようにする容器の機能を果たすことを目的としている死容積をこのダクトに介在させることによって、缶に通じるダクトを介して逃げる液体を保持しようと努めている。換気システムの一部であるこの死容積は、ＬＶＳ（または気液分離器）として一般に知られている。

収容している液体の重量の影響下で開く単純な弁を底に含む、「受動」と呼ばれるＬＶＳと、能動装置（ポンプ、例えばジェットポンプ）によって排液される、「能動」と呼ばれるＬＶＳとの２種類のものが主にある。第１（受動）のタイプは、タンク内の液面より通常上にある、好ましくは、最大充填レベルより上にまたはどんな場合でも、ＦＴの上部に設置されたＬＶＳに当然適しているだけである。また、第２（能動）のタイプは、「液中」ＬＶＳ、すなわちタンク内の液面がＬＶＳに含有された液面に達するまたはその液面をさらに超える場合があるＬＶＳとして知られているＬＶＳに適している。

受動タイプのＬＶＳは、例えば、本出願人の名前で（特許文献１）から知られている。後者では、タンク内の燃料レベルがＬＶＳの低点未満に下がっている場合で、（重力によって前記低点にある弁を開くことができるために）ある一定量の液体がその内部容積に存在する場合、液体を排出するだけである。

能動タイプのＬＶＳは、例えば、（特許文献２）から知られており、ＬＶＳを排液するポンプは、エンジンに燃料を供給する主ポンプの側路または燃料戻しによって作動できるジェットポンプである。ＬＶＳが液中にありかつポンプが停止している場合、静水圧の影響下で液体がＬＶＳに戻るのを防止するために、ＬＶＳをジェットポンプに接続する管路に逆止め弁を装備する。

そのような弁は一般に、ある一定の圧力限界（液体上部での液体の静水圧および／または排液ポンプが生成する真空）の影響下で開くだけであり、この限界が高い場合、密封性はさらによい。従って、ジェットポンプは、この圧力限界を克服するために十分強力である必要がある。さらに、この限界に達するために、車両を始動する場合にシステムの効率を損なうことがある一定の時間を一般に必要とする。最後に、ポンプが停止している場合、弁を閉じ、従って、さらに場合によっては車両の再始動時に急速に排出されない比較的大量に、（例えば、温度降下に起因する凝縮に続いて）車両が停止している場合、液体をＬＶＳで捕捉することもあり得る。

欧州特許第１０２０６７０号明細書 米国特許第６，６９８，４７５号明細書

本発明の目的は、特に、タンク内の燃料レベルによってタンクに少なくとも一部浸漬できる能動ＬＶＳを有する換気システムであって、エンジンが停止しておりかつＬＶＳが液中にないように液面が十分低い場合に重力によって自動的に空にされ、排液ポンプが始動するとすぐに効率よく排液でき、能動ＬＶＳを有する先行技術のシステムの圧力限界よりも低い（従ってエネルギー消費がより少ない）圧力限界で前記ポンプがおそらく作動する換気システムを提供することによって、これらの欠点を克服することにある。

このために、本発明は、ポンプを用いて排液可能な能動ＬＶＳを含む燃料タンクに関し、常時開のロールオーバー弁は、デフォルトでＬＶＳの内部容積をポンプと連通させ、弁における燃料のレベルがある一定の高さに達した場合、または、タンクがある一定の角度を超えて傾いたか、さらに転倒した場合だけ、この連通を遮断する（「ロールオーバー」と呼ばれる機能、従って、そのような弁の慣例的な名称はＲＯＶまたはロールオーバー弁である）。

そのような構成により、効果的に、ジェットポンプのエネルギー消費を大幅に減らし、（ＬＶＳが当然液中にないという条件で）ポンプが停止している場合に重力によってＬＶＳを排液することができ、ＲＯＶが開口差圧有することなく危機的状況で（例えば、高所および／または高温で）排液を準備することもできる。

「燃料タンク」という用語は、多様な環境および使用条件下で燃料を格納できる不浸透性タンクを意味するものとする。このタンクの例として、自動車に装備されるタンクがある。

本発明による燃料タンクはプラスチックからなることが好ましい。

「プラスチック」という用語は、少なくとも１つの合成樹脂重合体を含む任意の材料を意味する。

すべての種類のプラスチックが適している。特に適しているのは、熱可塑性物質の分類に属するプラスチックである。

特に、ポリオレフィン、熱可塑性ポリエステル、ポリケトン、ポリアミドおよびそれらの共重合体を使用することができる。重合体または共重合体の混合物を使用することもでき、同様に、炭素、塩および他の無機誘導体、および天然または高分子繊維（ただし限定されない）などの無機、有機および／または天然充填材と高分子材料との混合物を使用することもできる。よく使用される重合体の１つは、ポリエチレンである。高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）で優れた成果が得られている。

本発明のこの変形例によるタンクの壁は、１つまたは２つの熱可塑性層から構成してもよい。１つ以上の他の可能な追加層は、液体および／または気体に対する障壁である材料からなる層から構成されるのが有利である。タンクの内面と接触している液体および気体の浸透性を最小にするように障壁層の性質および厚さを選択するのが好ましい。この層は、障壁樹脂、すなわち、例えばＥＶＯＨ（部分的に加水分解されたエチレン／ビニル・アセテート共重合体）など、燃料に対して不浸透性の樹脂に基づいている。代わりに、タンクに対して不浸透性にする目的で、タンクを表面処理（フッ素化またはスルホン化）にかけてもよい。

本発明によるタンクは、ＨＤＰＥに基づく外層間に設置されたＥＶＯＨに基づく障壁層を含むことが好ましい。

本発明のこの変形例（プラスチックタンク）によれば、パリソンを成形することによってタンクを一般に製造する。「パリソン」という用語は、一般に、所要の形状および寸法への成形後に押し出されタンクの壁を形成することを目的とするプレフォームを意味するものとする。このプレフォームは、必ずしも１部品のプレフォームである必要はない。

従って、実際、パリソンは、２つの別々の部品（例えば２つのシートでもよい）から構成されるのが有利である。しかし、欧州特許第１１１０６９７号明細書（その内容は本出願に参照としてこの目的のために取り込まれる）に記載のように、これらの部品は同一の押し出し管状パリソンの切断から生じることが好ましい。この変形例によれば、いったん１つのパリソンが押し出されると、このパリソンをその全長にわたって正反対である２本の線に沿って切断し、２つの別々の部品（シート）を得る。

別々に押し出された２つのシート（厚さが一定）の成形と比べれば、この方法により、適当な押し出し装置（一般に、位置調節可能なダイおよびマンドレルを装備した押し出し機）を用いて得られる各種厚さ（すなわち、長さにわたって厚さが一定でない）のパリソンを使用することができる。そのようなパリソンは、パリソン上の特定の点で成形中に生じる厚さの減少を考慮し、その結果、型内の材料の変形のレベルは一定でない。

パリソンが２つの部品として成形された後、これらの部品は一般に、燃料タンクの下壁および上壁をそれぞれ形成する。

本発明によれば、ＦＴは、液滴を燃料蒸気から分離し、燃料蒸気を捕捉し、好ましくはこのタンクの渦ポットに燃料蒸気を排出することによって換気システムからタンクに燃料蒸気を排出することができる死容積またはＬＶＳを含む。これらの役割を果たすために、ＬＶＳは、燃料蒸気を蛇行路にかけることができる少なくとも１つのバッフル、シケインまたは他の付属品を装備した内部容積を含むのが有利である。

本発明によれば、前述のように（ベンチュリ効果に基づく）ジェットポンプであるのが有利である、能動的に排液できるポンプに（一般に、排液管路として知られている路を介して）ＬＶＳを接続する。このポンプは、燃料システムの構成によって、圧力調整器を出る流れで、または主ポンプで作動可能である。

ＬＶＳの排液管路は、（圧力降下を排液ポンプによって克服する必要があるので）過度の圧力降下を起こしにくい、任意の形状を有することができる。

本発明によれば、ＲＯＶは、デフォルトでＬＶＳをポンプと接触させる。このＲＯＶは一般に、フロートの重量を補償し、フロートの裾のほんの一部が浸漬されるとすぐにフロートが浮くことができる、ハウジング、フロートおよびばねを含む。（ゲージフロートのような）発泡材料からなるフロートは、優れた成果を与える。

前述の役割を果たすために、ＲＯＶは一般に、ＬＶＳの底に、またはＬＶＳと排液管路との間に、または排液管路の垂直部に設置されている。

実際には、ＬＶＳをカバーで密封する前にＲＯＶをＬＶＳに挿入することができる。ＬＶＳの側に移動される弁の場合、ＲＯＶのフロートがスライドできる垂直部を含む限り、他の種類の接続部または管で製造された連結器またはＬＶＳに一体化された弁本体を推測することができる。

また、本発明は、上述のプラスチックタンクを製造する方法に関する。そのようなタンクは一般に、（前述のように）パリソンを成形することによって製造される。従って、タンクの換気システム、特にＬＶＳを、実際の成形作業中にタンクに固着するのが有利である。これは、ＬＶＳをパリソンの内壁に直接固着する、またはパリソンに直接固着される中間固着手段に装着することを意味するものとする。溶接は、浸透性の観点から優れた成果を与え、パリソンを成形中に溶融／軟化させるので本発明のこの変形例の状況内で使用するのに実用的である。しかし、溶接を利用できるために、タンクのプラスチックと付属品のプラスチックとが適合する必要がある。

従って、例えばリベット打ち抜きまたはリベットスナッピングなどの他の技法（パリソンを溶融／軟化させるという事実を活用することも好ましい）を使用することもできる。これは、出願人の名前での国際公開第２００６／００８３０８号パンフレット（その内容は本出願に参照として取り込まれる）に記載の技法である。この場合、前記技法を利用でき、従ってパリソンに属する溶融プラスチックを押し進めることができる少なくとも１つのオリフィスをＬＶＳに装備することが好ましい。

特にＬＶＳの材料とタンクの材料とが適合しない場合に優れた成果を与える別の変形例は、タンクの材料に適合する材料からなる少なくとも１つのクリップ（一般に射出成形されＬＶＳにクリップ固着できる部品）をＬＶＳに装備することであり、従ってＬＶＳをパリソンに固着するために溶接によってパリソンに装着できる。

代わりに、タンクの内側に固着される別の付属品、例えば騒音低減バッフル（業界用語でスロッシング防止バッフルとして知られている）にＬＶＳを（溶接、機械的固着などによって）装着することができる。特に、この他の付属品がタンクの材料に適合しない材料に基づいている場合、この付属品に前述のクリップを装備するのが有利である。この変形例は、特にスロッシング防止バッフルで優れた成果を与える。

例えばロボットまたはコア（成形中に型のキャビティ間に挿入される型の内部部品であり、コアと前記キャビティとの間にパリソンを漏れないように締め付ける）を用いて、ＬＶＳをパリソンの内壁に固着することができる。（特に２部品パリソンの場合）、コアの変形例が好ましい。

最後に、タンクおよびその換気システムの形状によって、前記システムで少なくとも２つのＬＶＳを設ける必要がある場合がある。従って、例えばタンクが少なくとも２つのポケット（すなわち、燃料の容積が高い場合、互いに連通していない少なくとも２つの蒸気ドームを含むような形状を有し、そのようなタンクをサドルタンクと呼ぶことが多い）を含む場合、オプションとして１つだけで能動的である、各ポケットに１つのＬＶＳを設けるのが有利である。

本発明を、図１および図２によって限定せずに例示する。

排液管路およびＲＯＶを装備したＬＶＳによる軸方向断面（概略的に示す）に沿った本発明の変形例を例示する。 本発明の別の変形例による同様の断面を例示する。

これらの図面において、同一の番号は同一の構成要素を示す。

図１において、ＬＶＳは、例えばモミの木型接続部、迅速型接続部または他の接続部を介して換気路に接続されることを目的としている気体入口管（１）を含む。また、ＬＶＳは、缶に接続されることを目的としている気体出口管（２）と、蒸気に含有される液体の小滴を取り除くことができる上部にバッフル（４）を設けた死容積（３）とを含む。ＲＯＶ（５）は、ＲＯＶをジェットポンプ（図示せず）に接続する排液管（６）の入口で死容積（３）の下に位置決めされている。このＬＶＳは、クリップ（７）を用いてタンク（図示せず）の上壁に溶接される。この図に記載の値（ｍｍ単位）は、一例である。

図２は、同じ容積でＬＶＳの高さを増加できるように排液管（６）のシケイン（６’）の垂直部にＲＯＶ（５）が移動されている変形例を例示する。この変形例において、死容積（３）は２つのバッフル（４）を含み、気体出口管（２）は、もはや曲げられずまっすぐであり、クリップ（７）の高さ（厚さ）は一層大きい。

これらの２つの変形例によるＬＶＳの死容積（３）に見られる斜線は、製造業者が規定した最大使用可能容積に対してタンクを１８度および４５度でそれぞれ傾けた場合、液面を表す（静的状況および所与の加速にそれぞれ対応する、問題の角度および所与の値に対してそれぞれ３００ｍｌおよび１４０ｍｌ）。換言すれば、例示のＬＶＳは、１８度の傾斜角まで静的条件の下で最大３００ｍｌの液体を蓄積し、動的条件（加速は４５度で液体の表面を傾けることができる）の下で最大１４０ｍｌの液体を蓄積することができる。

Claims (10)

1. ポンプと、前記ポンプを用いて排液可能な能動気液分離器（ＬＶＳ）とを含む燃料タンク用の換気システムであって、常時開のロールオーバー弁（ＲＯＶ）は、デフォルトで前記ＬＶＳの内部容積を前記ポンプと連通させ、前記弁における燃料のレベルがある一定の高さに達した場合、または、前記タンクがある一定の角度を超えて傾いたか、さらに転倒した場合だけ、この連通を遮断する換気システム。
2. 前記ＬＶＳは、燃料蒸気を蛇行路にかけることができる少なくとも１つの付属品を装備した内部容積を含むことを特徴とする、請求項１に記載の換気システム。
3. 前記排液ポンプはジェットポンプであることを特徴とする、請求項１または２に記載の換気システム。
4. 前記ＬＶＳを前記排液ポンプに接続する排液管路を含み、前記ＲＯＶは、前記ＬＶＳの底に、または前記ＬＶＳと前記排液管路との間に、または前記排液管路の垂直部に設置されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の換気システム。
5. 前記ＬＶＳをカバーで密封する前に前記ＲＯＶは前記ＬＶＳに挿入されていることを特徴とする、請求項４に記載の換気システム。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の換気システムを装備した燃料タンク。
7. プラスチックパリソンを成形することによって請求項６に記載のタンクを製造する方法であって、成形作業中に前記ＬＶＳを前記タンクに固着する方法。
8. 前記パリソンの材料に適合する材料からなる少なくとも１つのクリップを前記ＬＶＳに装備し、前記クリップを前記パリソンに溶接することによって前記ＬＶＳを前記パリソンに固着する、請求項７に記載の方法。
9. 前記ＬＶＳを別の付属品に装着し、前記付属品に予め装備されている前記パリソンの材料に適合する材料からなるクリップを溶接することによって前記組立品を前記タンクの内側に固着する、請求項７に記載の方法。
10. 前記タンクは少なくとも２つのポケットを含み、これらのポケットの各々にＬＶＳを装備する、請求項７〜９のいずれか一項に記載の方法。

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